交会对接任务空间目标碰撞规避策略制定研究

摘要

目前研究脉冲变轨的规避策略较多,部分学者根据交会碰撞与轨道机动之间的时间长度,提供了两种碰撞规避策略:短期规避策略采用高度分离法,是指在预报时间比较近的情况下,利用一次脉冲施加切向速度增量,以增加交会碰撞时刻与目标的轨道高度之间的距离(径向距离);中期规避策略采用轨迹分离法,是指在距交会发生较长时间时,利用若干个小的轨迹方向的速度增量进行轨道机动,使其与目标在时间上错开.本文在以上两种方法的基础上,综合考虑了碰撞规避方法与工程实际相结合的问题,针对交会对接任务目标飞行器与追踪器轨道运行特性,提出了三种空间目标碰撞规避策略计算方法.1)高度规避计算方法,该方法采用了lambert飞行原理,用简化二体开普勒模型取代高精度轨道预报方法,迭代求解规避机动速度增量,实现了通过约束过交点与目标径向距离差,得到速度增量的最优解.2)时间规避计算方法,该方法通过轨道周期与速度增量的关系,实现了通过约束过交点与目标的时间差,得到速度增量的最优解.3)与正常轨控相结合的碰撞规避策略计算方法,即在正常控制考虑的冗余控制量的基础上,对控制策略的控制时间点或沿迹方向的速度增量进行较小的修正,使得两者通过碰撞点的时刻或径向距离错开,达到碰撞规避的目的,该方法不仅可以节省燃料、而且对任务的影响较小.通过对以上三种方法的分析验证,充分说明这三种方法完全适用于交会对接任务,可为我国载人航天任务圆满完成和飞行安全提供技术支持.